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韦东山-数码相框之freetype

矢量字体文件的优点，不会变形，放大放小都会不模糊。

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矢量字体文件的实现方式：

  • 取若干条闭合曲线的关键点
  • 使用贝塞尔曲线连接关键点
  • 填充内部空间

Freetype 的函数说明

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  1. ​FT_Init_FreeType ​初始化
  2. ​FT_New_Face ​加载字体文件
  3. ​FT_Set_Char_Size ​设置字体大小
  4. ​FT_Set_Transform ​设置转化参数
  5. ​FT_Load_Char ​会将位图存在 slot 里面

set_char_size 函数说明

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在 Freetype 中，char_width ​和 char_height ​这两个参数用于设置字符的宽度和高度。它们的单位是（1/64）个点（point）。例如，如果我们字符的单位是 100，那么在 Freetype 中为 100*(1/64) ​点。这里的点（point）是一个印刷和排版中常用的单位，是一个物理尺寸。而 1 英寸等于 72 点，所以最后算出来是 100*(1/64)*(1/72) ​英寸，计算出了实际物理尺寸。

​horz_resolution ​和 vert_resolution ​这两个参数表示的是水平分辨率和垂直分辨率，单位是每英寸点数（dpi，dots per inch）。它们描述了输出设备上每英寸有多少个像素点。

假设分辨率是 200 的话，那么这个字符像素为 100*(1/64)*(1/72)*200=43​。

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也可以通过 FT_Set_Pixel_Sizes() ​函数设置字体大小：

为 24*24 的点阵

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FT_Set_Transform 函数说明

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字体文件中的字体函数用的是笛卡尔坐标系，而 LCD 屏幕用的是平面直角坐标系。

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在字体文件中的 (x,y) ​映射到 LCD 屏幕就是 (x,Height-y)​。

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Freetype 的使用(PC)

从网上下载 Index of /releases/freetype/ (gnu.org) freetype-2.13.2 版本，解压，并生成配置文件：

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype$ tar -xjf freetype-2.13.3.tar.gz
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ cd freetype-2.13.2/
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype$ cd freetype-2.13.2/bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ ./configure

编译 freetype：

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ cd freetype-2.13.2
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:/usr/local/include/freetype2/freetype$ sudo make install

编译 exmaple.c 文件：

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bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/01th_pc/01th_english$ gcc -o example1 example1.c -I /usr/local/include/freetype2/ -lfreetype -lm

运行 example，指定一个字体：

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bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/01th_pc/01th_english$ ./example1 ../../simsun.ttc agf

可以看到我们的运行结果为：

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我们可以修改 LCD 屏幕大小：

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修改字体显示位置：

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继续测试我们的中文：

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输出中文字符可以使用两种方法：

  • 找到它的 unicode 码

    ​image​

  • 使用宽字符直接输出

    ​image​

    编译的时候要指定字符集：

    image​

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测试宽字符：

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/01th_pc/03th_wchar$ gcc -finput-charset=GBK -fexec-charset=UTF-8 -o example1 example1.c -I /usr/local/include/freetype2/ -lfreetype -lm
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/01th_pc/03th_wchar$ ./example1
Uniocde:
0x97e6 0x4e1c 0x5c71 0x67
usage: ./example1 font

从象形文字提取图像(PC)

    /* load glyph image into the slot (erase previous one) */
    error = FT_Load_Char( face, chinese_str[n], FT_LOAD_RENDER );
    if ( error )
      continue;                 /* ignore errors */

    error = FT_Get_Glyph( face->glyph, &glyph );
	if (error)
	{
		printf("FT_Get_Glyph error!\n");
		return -1;
	}

    FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &bbox );

    /* now, draw to our target surface (convert position) */
    draw_bitmap( &slot->bitmap,
                 slot->bitmap_left,
                 target_height - slot->bitmap_top );

	printf("Unicode: 0x%x\n", chinese_str[n]);
	printf("origin.x/64 = %d, origin.y/64 = %d\n", pen.x/64, pen.y/64);
	printf("xMin = %d, xMax = %d, yMin = %d, yMax = %d\n", bbox.xMin, bbox.xMax, bbox.yMin, bbox.yMax);
    	printf("slot->advance.x/64 = %d, slot->advance.y/64 = %d\n", slot->advance.x/64, slot->advance.y/64);

    /* increment pen position */

从哪里提取的象形文字？

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​image

​face​ 是一个 FreeType 字体面对象，FT_LOAD_RENDER​ 是一个标志，表示在加载字符的同时进行渲染。

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  1. ​error = FT_Load_Char( face, chinese_str[n], FT_LOAD_RENDER );​

    • 这行代码尝试加载并渲染 chinese_str[n]​ 这个中文字符。face​ 是一个 FreeType 字体面对象，FT_LOAD_RENDER​ 是一个标志，表示在加载字符的同时进行渲染。

  2. ​if ( error ) continue;​

    • 如果在加载字符时发生错误，则跳过当前循环迭代，继续处理下一个字符。

  3. ​error = FT_Get_Glyph( face->glyph, &glyph );​

    • 从当前字体面的槽中获取字形对象，并将其存储在 glyph​ 变量中。

    • Load_Char 函数会把 glyph 加载到 face 结构体里面的 FT_GlyphSlot glyph ​变量里。

      ​image​

  4. ​if (error) { printf("FT_Get_Glyph error!\n"); return -1; }​

    • 如果在获取字形对象时发生错误，则打印错误消息并返回 -1。

  5. ​FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &bbox );​

    • 获取字形的边界框（bounding box），即字形在屏幕上的最小和最大 x 和 y 坐标。

    • ​image​

      会从 glyphslot 插槽里面取出 glyph 放入到 bbox 里面，可以得到象形文字的相关属性。

      ​image​

      ​image​

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  6. ​draw_bitmap( &slot->bitmap, slot->bitmap_left, target_height - slot->bitmap_top );​

    • 调用 draw_bitmap​ 函数来绘制字形。这里假设 draw_bitmap​ 是一个自定义函数，用于将字形位图绘制到目标表面上。slot->bitmap​ 是字形的位图数据，slot->bitmap_left​ 和 slot->bitmap_top​ 是字形位图在槽中的位置。

  7. 接下来的几行 printf​ 语句用于输出一些调试信息，包括：

    • 当前处理的 Unicode 字符
    • 当前画笔位置（除以 64 是为了单位转换为点）
    • 字形的边界框坐标
    • 字形的推进向量（advance vector），它表示在绘制完当前字符后，画笔应该移动的距离

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测试可以知道：

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可以得出象形文字框，得出点阵大小：

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void draw_bitmap( FT_Bitmap*  bitmap,FT_Int x,FT_Int y){
  FT_Int  i, j, p, q;
  FT_Int  x_max = x + bitmap->width;
  FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;
//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
  for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
  {
    for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
    {
      if ( i < 0      || j < 0       ||
           i >= WIDTH || j >= HEIGHT )
        continue;

      image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
    }
  }
}

这段 draw_bitmap​ 函数用于将 FreeType 渲染的位图（FT_Bitmap​）绘制到一个二维数组 image​ 上。

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Freetype(ARM)

获得交叉编译器的头文件目录：

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/home/bleaaach/linux/jdk-11.0.2/bin:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:/home/bleaaach/Linux_4412/toolchain/gcc-4.6.4/bin/
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ cd /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf$ find -name include
./lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4/plugin/include
./lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4/include
./lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4/install-tools/include
./include
./arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include
./arm-linux-gnueabihf/include
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf$ cd ./arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include$ pwd
/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include

/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include​​

编译出来的库文件：

​image​

我这里放入到 /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/lib​

解压 freetype，生成配置：

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ ./configure --host=arm-linux-gnueabihf
bleaaach@bleaaach-virtual-machine:~/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2$ sudo make

要用自己的交叉编译工具：我用的是 arm-linux-gnueabihf。

编译生成的静态库到指定目录：

​image​

root@bleaaach-virtual-machine:/home/bleaaach/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2/# make DESTDIR=/home/bleaaach/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2/tmp install

我执行这个一直报错，显示未找到 gcc，明明安装了也可以在 PATH 环境变量下看到。最后通过 su ​登录到 root 账户下就可以编译了。但是我用 pwd 变量还是没有生成到当前目录下。

​image​

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拷贝 lib 下的文件：

​image​

root@bleaaach-virtual-machine:/home/bleaaach/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2/tmp/usr/local# cp lib /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/lib -d -rf
root@bleaaach-virtual-machine:/home/bleaaach/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/freetype-2.13.2/tmp/usr/local# cp include /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include -rf

为了防止在编译 c 文件的时候指定库文件地址，所以把 freetype2 下面的 freetype 直接移动：image​

bleaaach@bleaaach-virtual-machine:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include$ sudo mv freetype2/* .

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因为还是找不到 gcc 的库编译路径，所以我只能选择手动指定路径了。

root@bleaaach-virtual-machine:/home/bleaaach/linux/IMX6ULL/frame/03_freetype/01th_pc/01th_english# arm-linux-gnueabihf-gcc -o example2 example1.c -I /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include/freetype -lm

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将测试文件和字体文件以及库文件都拷贝到开发板上面：

​image​

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在开发板上测试：

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这个文件是将文字显示在命令上上面，但是没有在 LCD 屏幕上显示，所以我们这里还需要再修改一下。

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编写.c 文件：


int fd_fb;
struct fb_var_screeninfo var;	/* Current var */
struct fb_fix_screeninfo fix;	/* Current fix */
int screen_size;
unsigned char *fbmem;
unsigned int line_width;
unsigned int pixel_width;

int fd_hzk16;
struct stat hzk_stat;
unsigned char *hzkmem;



/* color : 0x00RRGGBB */
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
	unsigned char *pen_8 = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;
	unsigned short *pen_16;
	unsigned int *pen_32;

	unsigned int red, green, blue;

	pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
	pen_32 = (unsigned int *)pen_8;

	switch (var.bits_per_pixel)
	{
		case 8:
		{
			*pen_8 = color;
			break;
		}
		case 16:
		{
			/* 565 */
			red   = (color >> 16) & 0xff;
			green = (color >> 8) & 0xff;
			blue  = (color >> 0) & 0xff;
			color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
			*pen_16 = color;
			break;
		}
		case 32:
		{
			*pen_32 = color;
			break;
		}
		default:
		{
			printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);
			break;
		}
	}
}

void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{
	unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];
	int i, b;
	unsigned char byte;

	for (i = 0; i < 16; i++)
	{
		byte = dots[i];
		for (b = 7; b >= 0; b--)
		{
			if (byte & (1<<b))
			{
				/* show */
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */
			}
			else
			{
				/* hide */
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
			}
		}
	}
}

void lcd_put_chinese(int x, int y, unsigned char *str)
{
	unsigned int area  = str[0] - 0xA1;
	unsigned int where = str[1] - 0xA1;
	unsigned char *dots = hzkmem + (area * 94 + where)*32;
	unsigned char byte;

	int i, j, b;
	for (i = 0; i < 16; i++)
		for (j = 0; j < 2; j++)
		{
			byte = dots[i*2 + j];
			for (b = 7; b >=0; b--)
			{
				if (byte & (1<<b))
				{
					/* show */
					lcd_put_pixel(x+j*8+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */
				}
				else
				{
					/* hide */
					lcd_put_pixel(x+j*8+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
				}
		
			}
		}

}



/* Replace this function with something useful. */

void
draw_bitmap( FT_Bitmap*  bitmap,
             FT_Int      x,
             FT_Int      y)
{
  FT_Int  i, j, p, q;
  FT_Int  x_max = x + bitmap->width;
  FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;

	//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);

  for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
  {
    for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
    {
      if ( i < 0      || j < 0       ||
           i >= var.xres || j >= var.yres )
        continue;

      //image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
      lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);
    }
  }
}


int main(int argc, char **argv)
{
	unsigned char str[] = "中";
	wchar_t *chinese_str = L"繁";

	FT_Library	  library;
	FT_Face 	  face;
	int error;
    FT_Vector     pen;
	FT_GlyphSlot  slot;

	if (argc != 2)
	{
		printf("Usage : %s <font_file>\n", argv[0]);
		return -1;
	}


	fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
	if (fd_fb < 0)
	{
		printf("can't open /dev/fb0\n");
		return -1;
	}

	if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
	{
		printf("can't get var\n");
		return -1;
	}

	if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix))
	{
		printf("can't get fix\n");
		return -1;
	}

	line_width  = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
	pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
	screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
	fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
	if (fbmem == (unsigned char *)-1)
	{
		printf("can't mmap\n");
		return -1;
	}

	fd_hzk16 = open("HZK16", O_RDONLY);
	if (fd_hzk16 < 0)
	{
		printf("can't open HZK16\n");
		return -1;
	}
	if(fstat(fd_hzk16, &hzk_stat))
	{
		printf("can't get fstat\n");
		return -1;
	}
	hzkmem = (unsigned char *)mmap(NULL , hzk_stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_hzk16, 0);
	if (hzkmem == (unsigned char *)-1)
	{
		printf("can't mmap for hzk16\n");
		return -1;
	}

	/* 清屏: 全部设为黑色 */
	memset(fbmem, 0, screen_size);

	lcd_put_ascii(var.xres/2, var.yres/2, 'A');

	printf("chinese code: %02x %02x\n", str[0], str[1]);
	lcd_put_chinese(var.xres/2 + 8,  var.yres/2, str);


	/* 显示矢量字体 */
	error = FT_Init_FreeType( &library );			   /* initialize library */
	/* error handling omitted */

	error = FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); /* create face object */
	/* error handling omitted */
	slot = face->glyph;

	FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);

	/* 确定座标:
	 * lcd_x = var.xres/2 + 8 + 16
	 * lcd_y = var.yres/2 + 16
	 * 笛卡尔座标系:
	 * x = lcd_x = var.xres/2 + 8 + 16
	 * y = var.yres - lcd_y = var.yres/2 - 16
	 */
	pen.x = (var.xres/2 + 8 + 16) * 64;
	pen.y = (var.yres/2 - 16) * 64;

    /* set transformation */
    FT_Set_Transform( face, 0, &pen);

    /* load glyph image into the slot (erase previous one) */
    error = FT_Load_Char( face, chinese_str[0], FT_LOAD_RENDER );
	if (error)
	{
		printf("FT_Load_Char error\n");
		return -1;
	}

    draw_bitmap( &slot->bitmap,
                 slot->bitmap_left,
                 var.yres - slot->bitmap_top);

	return 0;
}

修改一下 show_font.c 文件的编码，不然不可以把编码输出 GBK 格式，不能正常执行程序，将下面这一行的特殊字符给删除掉：

​image​

重新编译文件，传输给开发板：image​

测试：

​image​

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posted @ 2024-04-06 10:55  阿四与你  阅读(24)  评论(0)  编辑  收藏  举报